鋁合金鈦鋯體系無鉻鈍化工藝及其性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

1、鉻酸鹽鈍化處理是鋁及其合金表面處理最常用的方法,但是由于鉻酸鹽的對(duì)人體的毒害性較大,對(duì)環(huán)境的污染嚴(yán)重,目前在很多行業(yè)已經(jīng)被禁止或限制使用,為此人們開發(fā)了一系列綠色環(huán)保的無鉻鈍化金屬以此來替代傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化工藝。鈦鋯系無鉻轉(zhuǎn)化技術(shù)是目前為止得到工業(yè)化應(yīng)用的少數(shù)無鉻化處理技術(shù)之一。本文在6061鋁合金表面制備出了無色的Ti-Zr化學(xué)轉(zhuǎn)化膜,并對(duì)轉(zhuǎn)化膜的成膜工藝膜層性能進(jìn)行了研究。
  采用正交試驗(yàn)和單因素試驗(yàn)的方法研究了轉(zhuǎn)化液中各組

2、分、反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)pH值對(duì)鈦鋯轉(zhuǎn)化膜耐蝕性能的影響,實(shí)驗(yàn)確定6061鋁合金表面Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜制備佳工藝條件為:1.70 g·L-1 H2TiF6(50mass%),0.5g·L-1 H2ZrF6(45mass%),添加劑A0.25g·L-1,反應(yīng)pH值4.0,反應(yīng)時(shí)間120s,反應(yīng)溫度30oC,干燥溫度60oC,干燥時(shí)間30min。電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明6061鋁合金經(jīng)Ti-Zr鈍化處理后,鋁合金的腐蝕電流密度由裸片的5.63μA·cm-

3、2下降到1.518μA·cm-2,鋁合金的耐蝕性增強(qiáng)。鹽霧實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明經(jīng)Ti-Zr鈍化處理的鋁合金的耐蝕性能經(jīng)過168h中性鹽霧試驗(yàn)后,鋁合金表面僅有2%的面積被腐蝕。實(shí)驗(yàn)表明本實(shí)驗(yàn)制備的Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜與油漆的結(jié)合力良好,但與商業(yè)化產(chǎn)品相比略有差距。通過 SEM、EDS等測(cè)試手段對(duì)Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜的微觀形貌和元素組成進(jìn)行了分析,結(jié)果表明Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜由大量的納米顆粒組成,這些顆粒主要由Ti、Zr、Al、O、F五種元素組成。由SEM和

4、EDS分析可知鈦、鋯和鋁的氫氧化物或氧化物優(yōu)先在Al(Fe,Mn)Si等金屬間化合物表面沉積,然后逐漸擴(kuò)散至整個(gè)鋁合金基體表面在整個(gè)鋁合金表面成膜。Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜很薄,厚度小于0.3μm。
  為進(jìn)一步改善轉(zhuǎn)化膜的耐蝕性能和與油漆的結(jié)合力,在Ti-Zr轉(zhuǎn)化膜表面制備了一層硅烷膜。通過對(duì)比分析可知在TEOS、KH-550、KH-570和硅烷偶聯(lián)劑H四種有機(jī)硅烷中硅烷偶聯(lián)劑H制備的鈦鋯-硅烷復(fù)合膜對(duì)鋁合金的腐蝕防護(hù)性能最好。通過正交

5、和單因素實(shí)驗(yàn)確定硅烷偶聯(lián)劑 H制備復(fù)合膜的最佳工藝條件為:硅烷偶聯(lián)劑 H濃度2vol%,V(醇)/V(水)=5/95,水解時(shí)間12h以上,反應(yīng)時(shí)間t1=10min,反應(yīng)溫度T1=30oC,固化溫度T2=100℃,固化時(shí)間t2=30min。通過紅外等測(cè)試手段可知硅烷偶聯(lián)劑H在轉(zhuǎn)化膜表面以-Si-O-Si-的形式相互交聯(lián)成膜,形成一層很薄的硅烷膜,阻礙腐蝕介質(zhì)與基體的進(jìn)一步接觸,增強(qiáng)鋁合金的耐蝕性能。鹽霧實(shí)驗(yàn)表明經(jīng)過500h中性鹽霧試驗(yàn)后6

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